第三章 补：半导体基础知识.ppt

《数字电子技术基础》;补：半导体基础知识;半导体基础知识（1）;半导体基础知识（2）;半导体基础知识（2）;半导体基础知识（3）;半导体基础知识（4）;半导体基础知识（4）;半导体基础知识（5）;第三章 门电路;3.1 概述;获得高、低电平的基本原理;正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示1;3.2半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性（Diode）;3.2.1二极管的开关特性：;二极管的开关等效电路：;二极管的动态电流波形：;3.2.2 二极管与门 ;3.2.3 二极管或门;二极管构成的门电路的缺点;3.3 CMOS门电路3.3.1MOS管的开关特性;以N沟道增强型为例：;以N沟道增强型为例： 当加+VDS时， VGS=0时，D-S间是两个背向PN结串联，iD=0 加上+VGS，且足够大至VGS VGS (th), D-S间形成导电沟道（N型层） ;二、输入特性和输出特性;漏极特性曲线（分三个区域）;漏极特性曲线（分三个区域）;漏极特性曲线（分三个区域）;漏极特性曲线（分三个区域）;三、MOS管的基本开关电路;四、等效电路;五、MOS管的四种类型;增强型PMOS;增强型PMOS共源极接法电路如图（a）所示，转移特性如(b)所示;3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理;电路结构;电路结构;特点;二、电压、电流传输特性;三、输入噪声容限;结论：可以通过提高VDD来提高噪声容限;3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性;3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性;;其输入特性如图3.3.16所示;二、输出特性;二、输出特性;3.3.4 CMOS反相器的动态特性;二、交流噪声容限 三、动态功耗;三、动态功耗;3.3.5 其他类型的CMOS门电路;2.或非门;3.带缓冲极的CMOS门;带缓冲极的CMOS门;二、漏极开路的门电路（OD门）;故OD门的线与实现了与或非的逻辑功能。; 在使用OD门做线与时，一定外接上拉电阻RL。但RL的大小会影响驱动门输出电平的大小。 RL上的压降不能太大，否则高电平会低于标准值；RL上的压降也不能太小，否则低电平会高于标准值。故R L的 取值要合适。;当所有的OD门输出管截止输出为高电平时，其电流的方向如图，若OD门输出管截止时的漏电流为IOH，负载门高输入为电平时的输入电流为IIH，n为并联OD门（驱动门）的个数，m为负载门输入高电平电流的个数，则有;② OD门输出为低电平;三、 CMOS传输门及双向模拟开关;2. 双向模拟开关;四、三态输出门;三态门的用途;双极型三极管的开关特性 （BJT, Bipolar Junction Transistor） ;一、双极型三极管的结构 管芯 + 三个引出电极 + 外壳;基区薄 低掺杂;稳态时若合理选择电路的参数，即;二、三极管的输入特性和输出特性 三极管的输入特性曲线（NPN）;三极管的输出特性;特性曲线分三个部分 放大区：条件VCE 0.7V, iB 0, iC随iB成正比变化， ΔiC=βΔiB。 饱和区：条件VCE 0.7V, iB 0, VCE 很低，ΔiC 随ΔiB增加变缓，趋于“饱和”。 截止区：条件VBE = 0V, iB = 0, iC = 0, c—e间“断开” 。;;三、双极型三极管的基本开关电路;工作状态分析：;图解分析法：;四、三极管的开关等效电路;五、动态开关特性;六 、三极管反相器;例3.5.1：计算参数设计是否合理;利用戴维南定理等效成电压源的形式如图3.5.4所示;等效电路如图3.5.5所示，则当VIH=5V时：;由于;3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理;3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理;一、电路结构;①当vI＝VIL＝0.2V时;①当vI＝VIH＝3.4V时;特点：;当输出为高电平时，其输出阻抗低，具有很强的带负载能力，可提供5mA的输出电流;二、电压传输特性;TTL反相器的电 压输特性;三、输入噪声容限; 计算方法与CMOS电路一样，如图3.5.11所示，其输入高电平噪声容限VNH和输入低电平噪声容限VNL的计算方法为;3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性(自学);a.当输入为低电平时，即vI＝0.2V，若VCC＝5V，则TTL反相器的输入电流为;b.当输入为高电平时，即vI＝3.4V，T1发射结截止，处于倒置状态，只有很小的反向饱和电流IIH，对于74系列的TTL门电路， IIH在40μA以下;二、输出特性;其高电平输出特性曲线如图3.5.15所示;2.低电平输出特性;其低电平输出特性曲线如图3.5.17所示;三、输入噪声容限;3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出